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杨-米尔斯理论博大精深被称为“标准模型”,为什么没有获得诺贝尔奖?
夸克,粒子,米尔杨-米尔斯理论博大精深被称为“标准模型”,为什么没有获得诺贝尔奖?
发布时间:2016-12-08加入收藏来源:互联网点击:
寿命:粒子的寿命是粒子的第三个主要特征量。电子、质子、中微子是稳定的,称为 \"长寿命\"粒子;而其他绝大多数的粒子是不稳定的,即可以衰变。一个自由的中子会衰变成一个质子、一个电子和一个中微子; 一个π介子衰变成一个μ子和一个中微子。粒子的寿命以强度衰减到一半的时间来定义。
衰变有3种:α衰变、β衰变、γ衰变。质子是最稳定的粒子,理论认为质子寿命大于10的33次方年。各位,这个数字其实比目前理论的宇宙年龄都大。
所有的基本粒子都是共振态,共振态的发现其实已经揭开了基本粒子的秘密,即所有的基本粒子都是共振态.共振态分二类,一类是不稳定的,如强子类;另一类是稳定的,如电子,中子等,它门不容易发生自发衰变。不存在绝对稳定的基本粒子,如电子在一定的条件下也会堙灭(与正电子相遇时)。产生基本粒子的外因是物质波的交汇,交汇处形成波包.内因是交汇处发生了共振,客观表现为共振态--即基本粒子的产生。
但随着人们对于粒子物理规律认识的深入,共振态的观念已经变化。为避免不必要的含混,粒子物理学中把粒子分为两类:稳定粒子和共振态。凡是不能通过强相互作用衰变的粒子称为稳定粒子;凡是可通过强相互作用衰变的粒子称为共振态。按这个理解,共振态一定是强子,可和稳定粒子中的强子属同一层次。共振态和稳定粒子的区分在于衰变的相互作用机制不同,而不应简单地归于寿命的长短。
对称性:粒子与粒子之间具有对称性。有一种粒子,必存在一种反粒子。1932年科学家发现了一个与电子质量相同但带一个正电荷的粒子,称为正电子;后来又发现了一个带负电、质量与质子完全相同的粒子,称为反质子;随后各种反夸克和反轻子也相继被发现。
一对正、反粒子相碰可以湮灭,变成携带能量的光子,即粒子质量转变为能量;反之,两个高能粒子碰撞时有可能产生一对新的正、反粒子,即能量也可以转变成具有质量的粒子。
1932年,狄拉克关于正电子存在的预言被证实,1936年安德森因此获得诺贝尔物理学奖。1955年塞格雷和钱伯林利用高能加速器发现了反质子,他们因此获1959年物理奖。第二年又有人发现了反质子。1959年王淦昌等人发现了反西格玛负超子。这些都为反物质的存在提供了证据。莱因斯等利用大型反应堆,经过3年的努力,终于在1956年直接探测到铀裂变过程中所产生的反中微子。他因此获 1995年物理学奖。总之每一种粒子,都有它的反粒子。
自旋:粒子还有另一种属性—自旋。自旋为半整数的粒子称为费米子,为整数的称为玻色子。首先对基本粒子提出自转与相应角动量概念的是1925年由 Ralph Kronig 、George Uhlenbeck 与 Samuel Goudsmit 三人所为。然而尔后在量子力学中,透过理论以及实验验证发现基本粒子可视为是不可分割的点粒子,是故物体自转无法直接套用到自旋角动量上来,因此仅能将自旋视为一种内在性质,为粒子与生俱来带有的一种角动量,并且其量值是量子化的,无法被改变(但自旋角动量的指向可以透过操作来改变)。
双重属性:微观世界的粒子具有双重属性粒子性和波动性。描述粒子的粒子性和波动性的双重属性,以及粒子的产生和消灭过程的基本理论是量子场论。量子场论和规范理论十分成功地描述了粒子及其相互作用。
所以来说说他们的种类:
强子:强子就是所有参与强力作用的粒子的总称。它们由夸克组成,已发现的夸克有六种,它们是:顶夸克、上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克和底夸克。其中理论预言顶夸克的存在,2007年1月30日发现于美国费米实验室。现有粒子中绝大部分是强子,质子、中子、π介子等都属于强子。另外还发现反物质,有著名的反夸克,现已被发现且正在研究其利用方法。奇怪的是夸克中有些竟然比质子还重,这一问题还有待研究。
轻子:轻子就是只参与弱力、电磁力和引力作用,而不参与强相互作用的粒子的总称。与玻色子和夸克不同。所有已知带电轻子都可带有一正电荷或一负电荷,似乎他们是粒子还是反粒子。
所有中微子和它们的反粒子都是电中性的。轻子共有六种,包括电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子。电子、μ子(渺子)、τ子(陶子,重轻子)三种带一个单位负电荷的粒子,分别以e-、μ-、τ-表示,以及它们分别对应的电子中微子、μ子中微子、τ子中微子三种不带电的中微子,分别以ve、νμ、ντ表示。加上以上六种粒子各自的反粒子,共计12种轻子。(所有的中微子都不带电,且所有的中微子都存在反粒子)。τ子是1975年发现的重要粒子,不参与强作用,属于轻子,但是它的质量很重,是电子的3600倍,质子的1.8倍,因此又叫重轻子。
传播子:传播子也属于基本粒子。传递强作用的胶子共有8种,1979年在三喷注现象中被间接发现,它们可以组成胶子球,由于色禁闭现象,至今无法直接观测到。光子传递电磁相互作用,而传递弱作用的W+,W-和Z0,胶子则传递强相互作用。重矢量玻色子是1983年发现的,非常重,是质子的80一90倍。
费米子:基本费米子分为 2 类。夸克和轻子
实验显示共存在6种夸克(quark),和他们各自的反粒子。这6种夸克又可分为3“代”。他们是
第一代:u(上夸克) d(下夸克)
第二代:s(奇异夸克) c(粲夸克)
第三代:b(底夸克) t(顶夸克)
另外值得指出的是,他们之所以未能被早期的科学家发现,原因是夸克决不会单独存在(顶夸克例外,但是顶夸克太重了而衰变又太快,早期的实验无法制造)。他们总是成对的构成介子,或者3个一起构成质子和中子这一类的重子。这种现象称为夸克禁闭理论。这就是为什么早期科学家误以为介子和重子是基本粒子。
轻子,共存在6种轻子(lepton)和他们各自的反粒子。其中3种是电子和与它性质相似的μ子和τ子。而这三种各有一个相伴的中微子。他们也可以分为三代:
第一代:e(电子) (电中微子)
第二代:(μ子) (μ中微子)
第三代:(τ子) (τ中微子)
摘自
玻色子(英语:boson) 是依随玻色-爱因斯坦统计,自旋为整数的粒子。
这是一类在粒子之间起媒介作用、传递相互作用的粒子。之所以它们称为“规范玻色子”,是因为它们与基本粒子的理论杨-米尔斯规范场理论有很密切的关系。
自然界一共存在四种相互作用,因此也可以把规范玻色子分成四类。
引力相互作用:引力子(graviton)
电磁相互作用:光子(photon)
弱相互作用(使原子衰变的相互作用):W 及 Z 玻色子,共有3种。
强相互作用(夸克之间的相互作用):胶子(gluon)。
所以光子和胶子也被称为媒介子。倘若发现引力子,也会被归为媒介子。
粒子物理学已经证明电磁相互作用和弱相互作用来源于宇宙早期能量极高时的同一种相互作用,称为“弱电相互作用”。有很多粒子物理学家猜想在更早期宇宙更高能量(普朗克尺度)时很可能这四种相互作用全都是统一的,这种理论称为“大统一理论”。但是因为加速器能够达到的能量相对普朗克尺度仍然非常的低,所以很难验证而大统一理论主要的发展方向是超弦理论。
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